基于單片機8051的CO2焊接自動送絲機設(shè)計
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任務(wù)書.doc
基于單片機8051的CO2焊接自動送絲機設(shè)計論文.doc
大齒輪.dwg
蝸桿軸.dwg
蝸輪.DWG
裝配總圖.DWG
車輪.dwg
輪子.dwg
輪軸.dwg
軸1.dwg
軸2.dwg
送絲機構(gòu).DWG
錐齒輪.dwg
基于單片機8051的CO2焊接自動送絲機設(shè)計
目錄
摘要 4
1緒論 6
1.1送絲焊機概述 6
1.2送絲焊技術(shù) 6
1.2.1 送絲焊原理及特點 6
1.2.2 送絲焊的主要優(yōu)點 7
1.3送絲自動焊機分類和結(jié)構(gòu)特點 8
1.3.1送絲焊的分類 8
1.3.2送絲焊的結(jié)構(gòu)特點 8
1.3.焊接自動送絲機 8
2.機械部分 9
2.1送絲進給系統(tǒng)方案設(shè)計 9
2.1.1 齒條、支撐桿、平衡桿的設(shè)計及校核 9
2.1.2 送絲進給齒輪的設(shè)計計算 15
2.1.3蝸桿的設(shè)計和校核計算 18
2.1.4送絲進給軸的設(shè)計及校核 20
2.1.5軸承校核 25
2.1.6 步進電動機的計算和選用 26
2.2 擺動機構(gòu)方案設(shè)計 27
2.2.1整體方案設(shè)計 27
2.2.2 送絲的結(jié)構(gòu)設(shè)計 28
3、微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 30
3.1繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖 30
3.2選擇中央處理單元CPU的類型 30
3.2.1. 8051芯片引腳介紹 30
3.3 I/O口擴展 32
3.4 存儲器的擴展 33
3.4.1 程序存儲器的擴展 33
3.4.2數(shù)據(jù)存儲器的擴展 34
3.5 上位機與單片機的通訊接口電路 35
3.6步進電機接口及驅(qū)動電路 36
3.6.1 脈沖分配器 36
3.6.2光電隔離和功率放大電路 37
3.7開關(guān)接口的設(shè)計 38
4 論文總結(jié) 40
致 謝 41
參考文獻 42
摘要
現(xiàn)在市場應(yīng)用最多的焊接自動送絲機，但它只能焊接直線形焊縫，很多情況下我們要求能夠焊接曲線焊縫，并且有時要求可以焊接曲線角焊縫，這樣直線送絲焊機就沒辦法完成這樣的要求任務(wù)。本設(shè)計通過對焊接自動送絲機的數(shù)控化改型，利用單片機同時控制X,Z方向的步進電機，兩軸聯(lián)動通過插補使得送絲焊機按預(yù)定的軌道行走，從而完成任意曲線的焊接，同時也便于實現(xiàn)遠程自動控制。
關(guān)鍵詞:送絲焊接；曲線焊縫；數(shù)控化
Now the market applies the most welding machine , but it can weld the straight line sew only, under a lot of circumstances we request and can weld the curve sew, and sometimes request and can weld the curve Cape sew, the welding machine has no way to complete the mission thus and straightly. Through the numerical control modification of the submerged-arc welding machine, the design uses MCS-51 single chip microcomputer to control two electronic motors, which provide the movement of the direction of X and Z simultaneously .The two axes coordinate to make submerged-arc welding machine move along the designed track. At the same time, the machine achieves the long-distance automatic control.
Keywords: cover up the welding ;The curve sew;The number controls to turn1緒論
1.1送絲焊機概述[1]
焊接是指通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程使兩個分離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子（分子）間結(jié)合力而連接成一體的連接方法。被連接的兩個物體（構(gòu)件、零件）可以是各種同類或不同類的金屬、非金屬（石墨、陶瓷、玻璃、塑料等），也可以是一種金屬和一種非金屬。金屬連接在現(xiàn)代工業(yè)中具有很重要的實際意義。
送絲焊接是當(dāng)今生產(chǎn)效率較高的機械化焊接的方法之一，全稱是送絲自動焊，又稱焊劑層下自動電弧焊。
1.2送絲焊技術(shù)
1.2.1 送絲焊原理及特點
送絲焊是電弧在焊劑保護層下進行燃燒焊接的一種焊接方法。送絲焊時電弧是在一層顆粒狀的可熔化焊接劑覆蓋下燃燒，電弧光不外露，因而叫做送絲焊。電弧被焊劑覆蓋與空氣隔離,焊接時沒有弧光輻射，減輕對操作者身體的傷害。焊劑在燃燒時的冶金作用下焊縫得到有效的保護，使焊縫不產(chǎn)生氣孔，夾渣等缺陷，焊縫質(zhì)量較高。送絲焊的小車（焊車）都裝有自動變速送絲機構(gòu)和行走機構(gòu)，焊接時自動送絲及行走，焊縫成型美觀，生產(chǎn)效率高，因此，送絲焊在工業(yè)中被廣泛采用。
送絲焊焊接電弧在焊絲與工件之間燃燒。電弧熱將焊絲端部及電弧附近的母材和焊劑熔化。熔化的金屬形成熔池，熔融的焊劑成為熔渣。電弧向前移動時，電弧力將熔池中的液體金屬推向熔池后方。在隨后的冷卻過程中，這部分液體金屬凝固成焊縫。熔渣則凝固成渣殼覆蓋于焊縫表面。熔渣除了對熔池和焊縫金屬起機械保護作用外，焊接過程中還與熔化金屬發(fā)生冶金反應(yīng)，從而影響焊縫金屬的化學(xué)成分。
送絲焊時，被焊工件與焊絲分別接在焊接電源的兩極。焊絲通過與導(dǎo)電嘴的滑動接觸與電源聯(lián)接。焊接回路包括焊接電源、聯(lián)接電纜、導(dǎo)電嘴、焊絲、電弧、熔池、工作等環(huán)節(jié)。焊絲端部在電弧熱作用下不斷熔化，因而焊絲應(yīng)連續(xù)不斷地送進，以保持焊接過程的穩(wěn)定連續(xù)進行。焊絲的送進速度應(yīng)與焊絲的熔化速度向平衡。
1.2.2 送絲焊的主要優(yōu)點
1）所用的焊接電流大，相應(yīng)的電流密度也大。加上焊劑和熔渣的隔熱作用，熱效率較高，熔深大。工件的坡口可以較小，減少了金屬填充量。
2）焊接速度高。以厚度8～10mm 的鋼板對接焊為例，單絲送絲焊速度可達50～80cm/min，手工點弧焊則不達10～13cm/min。
3) 焊劑的存在不僅能隔開熔化金屬與空氣的接觸，而且使熔池金屬較慢凝固。液體金屬與熔化的焊劑間有較多時間進行冶金反應(yīng)，減少了焊縫中產(chǎn)生氣孔，裂紋等缺陷的可能性。焊劑還可以向焊縫金屬補充一些合金元素，提高焊縫金屬的力學(xué)性能，滿足石油工業(yè)特別是井下作業(yè)的需求。
本設(shè)計中用到了按鍵開關(guān)和按鈕開關(guān)，由于這類開關(guān)多是機械開關(guān),機械觸電的彈性作用使開關(guān)在閉合及斷開瞬間產(chǎn)生抖動,造成A點電位產(chǎn)生一系列脈沖。抖動時間長短與機械特性有關(guān),一般為5~10ms。按鈕的穩(wěn)定閉合期由操作員的按鍵動作決定,一般在幾百微妙至幾秒之間。所以在進行實際接口設(shè)計時,必須采取軟件或硬件措施進行消抖處理。
本設(shè)計采用軟件消抖動，軟件消抖辦法是檢測到開關(guān)狀態(tài)后,延時一段時間再進行檢測,若兩次檢測到的開關(guān)狀態(tài)相同則認為有效。延時時間應(yīng)大于抖動時間。
4 論文總結(jié)
經(jīng)過數(shù)控化改進的送絲焊機不僅可以完成大型零件的任意曲線平縫的焊接，而且能完成角縫的焊接。加工柔性好，通過編程可完成任意曲線焊縫的焊接。而且焊接精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，能實現(xiàn)復(fù)雜的運動，良好的經(jīng)濟效益，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。
在設(shè)計中，本人通過閱讀大量有關(guān)資料，同時結(jié)合本次設(shè)計的實踐，總結(jié)了如下心得：
1.在機械部分設(shè)計時，思維方式要開闊，不能局限于教課書上學(xué)過的傳動方案，多借鑒國內(nèi)外的先進設(shè)備。將經(jīng)濟性與方案可行性充分結(jié)合考慮。
2.總結(jié)數(shù)控系統(tǒng)與純機械系統(tǒng)的差別，合理選擇數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計零件。
3.在整個系統(tǒng)設(shè)計中要有全局觀念，嚴密的思維方式。
4．在現(xiàn)有計算機硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上，稍加改進而利用已有的標(biāo)準(zhǔn)接口，可減少開發(fā)的難度，縮短開發(fā)的周期。
5．存儲器擴展時應(yīng)該盡可能選擇容量大的芯片，這樣可以減少連線，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
6．在硬件設(shè)計時應(yīng)盡可能采用功能強的芯片,這樣系統(tǒng)也更加緊湊，可靠性也提高了。
通過本次畢業(yè)設(shè)計，本人在復(fù)習(xí)舊知識基礎(chǔ)上又學(xué)到了許多新知識。既加強了機械設(shè)計的學(xué)習(xí)，又豐富了微機和單片機的軟件編程知識，熟悉了數(shù)控系統(tǒng)的整個設(shè)計過程，為今后的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。由于時間和水平有限，開發(fā)時間較短、系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，本人只完成了設(shè)計任務(wù)書上的內(nèi)容，本系統(tǒng)還有許多地方?jīng)]有做或有待完善，懇切希望各位老師、同學(xué)指正。
致 謝
本文是在老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，本人特借此機會，向老師表示最誠摯的感謝，感謝老師在畢業(yè)設(shè)計期間對作者學(xué)業(yè)的指導(dǎo)。老師嚴謹務(wù)實的科學(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識令我非常欽佩，同時也教會了我許多知識，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。
在硬件電路的搭建過程中，老師給予了我多方面的支持和幫助，同時也教會了許多有關(guān)微機和單片機及編程方面的知識，在此特表示誠摯的謝意。非常感激我的家人在學(xué)習(xí)期間的對我的支持，最后向所有關(guān)心和幫助過我的人致以最衷心的感謝和祝福！
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